CN110315276A - 一种航空弱刚性机匣修理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种机匣修理方法，具体涉及一种航空细长薄壁弱刚性机匣修理方法。本发明首先用三坐标测量机匣的各孔系，用带有外接止口的轴系作为基准，通过坐标来找正其它轴系在机匣主壳体上的孔，待机匣主壳体修理完毕后，再以及机匣主壳体为基准，找正相配机匣壳体上的孔进行修理。本发明方法通过位置找正，有效提高找正精度，并对具体的操作进行了固化，使该壳体的修理周期缩短、固定，有利于生产节奏的安排，进而降低了时间成本的浪费。
Description
技术领域
本发明属于一种机匣修理方法，具体涉及一种航空细长薄壁弱刚性机匣修理方法。
背景技术
如今，由于航空产品的制造成本较高，军用航空产品的制造工艺复杂，使用成本高昂，主要体现在发动机的修理间隔期短，修理过程中零件报废量大等。为了进一步降低使用成本，要求航空发动机具有较高的可维修性，特别是对于大型零件的维修，应尽量减少报废，进而节省经济成本。另外，大型壳体类零件多为铸造类零件，从生产准备到零件加工完成的周期较长，壳体类零件修理的成功，更能够节省时间成本，保障用户的使用周期。
现有技术发动机机匣修复一般针对裂纹修复，很少涉及磨损修复，因此具有较大的局限性。
发动机机匣加工时，可以通过铸造预留部分进行装夹，并利用组合加工来保证，但修理时，铸造预留已被加工掉，装夹位置的选择需要更加合理，修理时加工余量很少，需要更高的找正精度，又由于壳体在经过长期工作后，都有一定的磨损和变形，且没有规律性，造成了修理难度大，修理周期长等困难。
发明内容
本发明目的是：提供一种修复成品率高、经济性好的航空弱刚性机匣修理方法。
本发明的技术方案是：一种航空弱刚性机匣修理方法，首先用三坐标测量机匣的各孔系，用带有外接止口的轴系作为基准，通过坐标来找正其它轴系在机匣主壳体上的孔，待机匣主壳体修理完毕后，再以及机匣主壳体为基准，找正相配机匣壳体上的孔进行修理。
孔修理根据故障类型分成位置超差和尺寸超差。
位置超差时，采用校准衬套进行校准修复。
尺寸超差时，伴随位置超差，更换该孔处的衬套，并进行找正修理。
在各孔修复时，以机匣为基准，采用相应的工装对机匣进行装夹固定，并在机匣自由状态下，填充垫塞机匣与工装之间的间隙，以找平，减少公差。
机匣装夹自由状态下，其平面度不超过0.005。
所述的航空弱刚性机匣修理方法，找正其他轴系在机匣主壳体上的孔时，机匣基准相对于机床主轴偏差在0.01以内。
所述的航空弱刚性机匣修理方法，其具体过程如下：
步骤1：修理主机匣，装夹时，应保证机匣处于自由状态，通过塞垫的方式，保证各装夹点与夹具贴合，同时，保证主壳体安装面相对与机床平行度在0.005以内，此步骤不考虑机匣安装面的平面度，找正定位销孔处位置即可；
步骤2：装上O1轴外接止口所在的配合壳体，找正机床主轴相对于O1轴外接止口的跳动在0.01内，分下配合壳体，测量主壳体上O1轴衬套底孔跳动的实际值和偏斜方向，计算衬套底孔实际加工坐标，，该坐标应同时满足衬套底孔的位置公差，加工孔径时，应尽量向上公差加工，使衬套与底孔的配合间隙尽量增大，进而增大衬套调整空间；
步骤3：安装衬套后，利用三坐标测量机，测量衬套的实际位置和偏斜方向，通过调整衬套，保证衬套位置以及O1轴系轴线与其他轴系轴线之间的平行度；
步骤4：O1轴孔加工完毕后，利用O1轴和主壳体上其余的外接止口作为基准，测量其他衬套位置，如衬套尺寸不超差的，但位置超差，首先通过调整衬套饿方式进行位置调整；如不满足，则拆下衬套，测量衬套底孔，以O1轴衬套及外接止口两孔作为基准，计算衬套底孔的修理位置，计算方法如步骤2，安装衬套后，按步骤3的方法进行调整。
计算衬套底孔实际加工坐标时，充分利用衬套与底孔的配合间隙及衬套底孔的位置公差来调整轴系间的平行度。
本发明的技术效果是：本发明方法通过位置找正，有效提高找正精度，并对具体的操作进行了固化，使该壳体的修理周期缩短、固定，有利于生产节奏的安排，进而降低了时间成本的浪费。同时，通过对故障信息的统计，总结了该机匣出现几种典型的故障，并针对每种故障，各给出一套修理方案，由于采用了新的修理工艺，保证了该壳体修理的合格率。
附图说明
图1是轴系分布示意图；
图2是O1轴系示意图；
图3是O4轴系构成示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
为详细说明本工艺方法，以某型壳体为案例，该壳体为一件主壳体1845和其它4件小壳体1846、1847、1848、1849组装在一起构成，其轴系分布如图1所示。其中，各轴系的间距误差为0.06，轴系间的平行度为0.03/100，轴系中各孔之间的跳动要求为0.04，几何长度为1072，圆弧展开长度达到1400，而壁厚最薄处仅为5.5，材料为铸造镁合金，属于典型的细长薄壁弱刚性壳体类零件。
零件分析及修复前准备工作：
1.该壳体，其中1845为主壳体，为优先保正零件。
2.对该壳体进行修理前的检查，对故障特征进行纪录，纪录轴系偏差大小和方向，然后并对故障进行分类。利用三坐标测量机匣的各孔系，以O1轴、O4轴、O13轴和O9轴的外接止口为基准，测量各孔系的位置偏差及方向。
3.利用设计给定的公差，在公差范围内，计算加工量及坐标偏心量。
4.该壳体为弱刚性壳体，使用后零件存在一定的变形量，但该变形量为适应性变形，可以满足继续使用的要求，因此装夹过程中，应保证壳体处于自由状态，塞垫的方法来保证壳体装夹不受外力。
5.装夹后通过塞垫的方法调整夹具，使壳体安装面相对于机床的平行度在0.005以内。
本实施例中，对01轴系和04轴系进行修理，具体如下：
O1轴系修理：
1)请参考图2，准备工作，先将1845、1846、1848装配，再使用夹具-4004固定，找平1846上表面在0.005mm以内。装夹过程中，由于制造公差的存在，所以装夹时要用塞尺垫平各夹具装夹面。以免壳体发生变形。
2)由于O1轴系中没有1845上的孔，因此为了保证各轴系的平行度和轴间距，需要找正1845上其他孔，用坐标计算的方式，充分利用衬套与底孔的配合间隙及衬套底孔的位置公差来调整轴系间的平行度。
孔坐标可以如下方式进行表示：
表达式
b2＝A2+a2-2AaCOSα
B——两壳体安装衬套后，轴系两孔之间的跳动偏差；
b——两壳体上轴系两衬套孔之间的跳动偏差；
A——主壳体上衬套底孔位置偏差；
a——相配壳体上衬套底孔位置偏差；
α——两壳体衬套底孔位置偏斜方向夹角；
Δ——主壳体衬套与底孔之间的间隙；
δ——相配壳体衬套与底孔之间的间隙；
来找正O1轴系1846上的ΦA孔坐标是否合格，如果合格，则用该孔来继续找正该轴系上的其它孔，为避免误差累积，导致机匣各轴系间的平行度超差，因此需要找正在机床主轴相对机匣基准偏差在0.01以内。通过调整偏心量，在公差允许的范围内，加工1846、1848上O1轴系孔。
3)如果1846上ΦA孔位置超差，或者轴径不合格，那么则需要重新照配该壳体，照配该壳体时，需要以ΦB为0点，重新测量主壳体1845上相关孔的位置，先将1845壳体上的孔修正，然后用1845的孔来找正加工1846上的孔。待1846上ΦA孔加工完成后，按第2步继续修理O1轴系上的其他孔。
O4轴系修理：
1)请参考图3，由于1845上ΦC孔为外接止口，因此该轴颈在没有损伤的情况下也不修理，如果其它轴系对该孔的轴间距及平行度超差，则修理其它轴系，所以在修理O4轴系时，也同样找正ΦC孔，先将1848和1845组合，安装时同样要清理结合面，安装后用塞尺检查安装面之间不能有缝隙，如有缝隙，则在相应位置增加固定螺母，用夹具4004固定,同样用塞尺垫平。
2)找正ΦC孔0.02以内，同时找正ΦC外平面在0.005mm以内，用平面和圆心确定O4轴轴线位置，然后以O4轴轴线为基准，来加工1848上的孔。
3)小壳体1848上的孔加工完毕后，分下小壳体1848，然后将小壳体1849装在小壳体1848上，找平小壳体1848与大壳体1845结合面0.03，同时找正小壳体1848上O4轴系孔在0.02以内，用上述两次找正确定了轴线，来测量1849上的孔，并通过调整偏心量，在公差允许的范围内，加工1849上O4轴系孔。
综上所述，采用本发明方法机匣修理周期由原来的1周时间缩短至3天，机匣壳体合格率由原来的80％提升至主壳体100％、小壳体90％，明显由于现有机匣修复的合格率。
Claims (9)
1.一种航空弱刚性机匣修理方法，其特征在于，首先用三坐标测量机匣的各孔系，用带有外接止口的轴系作为基准，通过坐标来找正其它轴系在机匣主壳体上的孔，待机匣主壳体修理完毕后，再以及机匣主壳体为基准，找正相配机匣壳体上的孔进行修理。
2.根据权利要求1所述的航空弱刚性机匣修理方法，其特征在于，孔修理根据故障类型分成位置超差和尺寸超差。
3.根据权利要求2所述的航空弱刚性机匣修理方法，其特征在于，位置超差时，采用校准衬套进行校准修复。
4.根据权利要求2所述的航空弱刚性机匣修理方法，其特征在于，尺寸超差时，伴随位置超差，更换该孔处的衬套，并进行找正修理。
5.根据权利要求1所述的航空弱刚性机匣修理方法，其特征在于，在各孔修复时，以机匣为基准，采用相应的工装对机匣进行装夹固定，并在机匣自由状态下，填充垫塞机匣与工装之间的间隙，以找平，减少公差。
6.根据权利要求1所述的航空弱刚性机匣修理方法，其特征在于，机匣装夹自由状态下，其平面度不超过0.005。
7.根据权利要求1所述的航空弱刚性机匣修理方法，其特征在于，找正其他轴系在机匣主壳体上的孔时，机匣基准相对于机床主轴偏差在0.01以内。
8.根据权利要求1所述的航空弱刚性机匣修理方法，其特征在于，具体过程如下：
步骤1：修理主机匣，装夹时，应保证机匣处于自由状态，通过塞垫的方式，保证各装夹点与夹具贴合，同时，保证主壳体安装面相对与机床平行度在0.005以内，此步骤不考虑机匣安装面的平面度，找正定位销孔处位置即可；
步骤2：装上O1轴外接止口所在的配合壳体，找正机床主轴相对于O1轴外接止口的跳动在0.01内，分下配合壳体，测量主壳体上O1轴衬套底孔跳动的实际值和偏斜方向，计算衬套底孔实际加工坐标，，该坐标应同时满足衬套底孔的位置公差，加工孔径时，应尽量向上公差加工，使衬套与底孔的配合间隙尽量增大，进而增大衬套调整空间；
步骤3：安装衬套后，利用三坐标测量机，测量衬套的实际位置和偏斜方向，通过调整衬套，保证衬套位置以及O1轴系轴线与其他轴系轴线之间的平行度；
步骤4：O1轴孔加工完毕后，利用O1轴和主壳体上其余的外接止口作为基准，测量其他衬套位置，如衬套尺寸不超差的，但位置超差，首先通过调整衬套饿方式进行位置调整；如不满足，则拆下衬套，测量衬套底孔，以O1轴衬套及外接止口两孔作为基准，计算衬套底孔的修理位置，计算方法如步骤2，安装衬套后，按步骤3的方法进行调整。
9.根据权利要求8所述的航空弱刚性机匣修理方法，其特征在于，计算衬套底孔实际加工坐标时，充分利用衬套与底孔的配合间隙及衬套底孔的位置公差来调整轴系间的平行度。
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